(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を備える回転子と、固定子とを有する永久磁石型回転電機であって、前記回転子が、内周面を回転軸嵌合面とする円筒状の軸アダプタ、及び、当該軸アダプタの外周に沿って当該軸アダプタとともに一体回転可能に装着される永久磁石を具備する磁石ユニットと、当該磁石ユニットの外周に装着可能な磁石カバーとを備えており、前記軸アダプタの内周面に前記回転軸嵌合面よりも凹ませた第１の溝を当該軸アダプタの軸方向の一端面から他端面まで連続して形成したことを特徴とする永久磁石型回転電機。
【請求項２】
前記磁石ユニットを軸方向に複数個連続して備えているとともに、各々の磁石ユニットが備える前記軸アダプタが前記永久磁石より軸方向に突出した鍔部を少なくとも片側に有しており、当該鍔部によって異なる磁石ユニットが備える永久磁石間で円筒状の間隙を形成したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項３】
前記永久磁石が前記第１の溝に対して順次円周方向にずらされて装着されていることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項４】
前記第１の溝と前記円筒状の間隙との間に連通孔を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項５】
前記磁石ユニットが各々備える前記永久磁石が、円筒を円周方向に分割した複数の小型永久磁石を組み合わせて構成されており、前記複数の小型永久磁石の間に第２の溝を形成したことを特徴とする請求項４に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の永久磁石型回転電機を搭載するものであって、前記回転子を取り付ける回転軸を備えており、当該回転軸が軸中心に中空部を有するとともに、当該中空部と前記第１の溝との間を連通させ、前記中空部から流入させた冷媒が前記第１の溝に導かれるように構成したことを特徴とする回転電機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を回転子内に設けたモータ、発電機等の永久磁石型回転電機および回転電機装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、永久磁石で形成された磁極を有する回転子の外側に固定子が配置され、当該固定子の鉄心に巻回された巻線を励磁することによって回転磁界を形成して、駆動トルクを得る構成の同期式の永久磁石型モータ、および、これと同様の構成で、回転子側を駆動することで固定子側より電気エネルギーを得る発電機が広く一般に知られている。以下、これらのモータおよび発電機を併せて回転電機と総称する。
【０００３】
上記回転電機に関する技術の中でも、内部に永久磁石を設けた回転子の構成について数多くのものが知られている。例えば、下記特許文献１に示す永久磁石型回転電機における回転子は、表面に複数の永久磁石を配置するとともに、軸方向に配置する永久磁石を順次円周方向にずらすことによってコギングトルク低減のためのスキュー効果を生じさせるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような永久磁石型回転電機として高い効率を有するものの、回転軸に対する回転子の組み込みが困難との課題がある。例えば、上述の特許文献１に係る永久磁石型回転電機のように回転子を構成する場合、回転軸の外周に複数の永久磁石を貼り付けていくことによって一体化することが一般的である。この場合には、周方向に隣接する永久磁石は異なる磁極であるため吸引力が作用するとともに、軸方向に隣接する永久磁石は同じ磁極であるために反発力が作用することから、相互に適切な位置関係を保持したまま回転軸上に貼り付けることは困難であり、磁石の位置精度が悪化するとともに作業工数がかかるという問題点がある。
【０００６】
さらに、こうした表面磁石型の回転子においては、高速回転時の磁石の飛散防止のために外周を環状部材で覆うことが一般に行われている。上記環状部材は永久磁石の外周に対して緊密に嵌め込むことが要求されるが、上述のように永久磁石を貼り付けることで接着層の厚みの分だけ永久磁石の外径精度に狂いが生じる。そのため、永久磁石を貼り付けた後では環状部材を取付ける前に、外周面を研磨等の修正が必要となる場合もあり、その場合にはより一層、回転軸に対する回転子の取付けに作業工数がかかることになる。また、上記の問題は、汎用的な完成品として構成される回転電機とは異なり、別途製作される筐体や回転軸に対して組み込むことで回転電機装置として完成させるビルトイン型の回転電機においてより顕著に現れ、組み込みにかかる作業工数の削減がより一層必要とされている。
【０００７】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には回転軸に対する回転子の組み込みを容易に行うことができるとともに、永久磁石の位置精度を向上させることができる永久磁石型回転電機および回転電機装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の永久磁石型回転電機は、永久磁石を備える回転子と、固定子とを有するものであって、前記回転子が、内周面を回転軸嵌合面とする円筒状の軸アダプタ、及び、当該軸アダプタの外周に沿って当該軸アダプタとともに一体回転可能に装着される永久磁石を具備する磁石ユニットと、当該磁石ユニットの外周に装着可能な磁石カバーとを備えており、前記軸アダプタの内周面に前記回転軸嵌合面よりも凹ませた第１の溝を当該軸アダプタの軸方向の一端面から他端面まで連続して形成したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成すると、永久磁石を軸アダプタの外周面に取り付けて形成した磁石ユニットを駆動対象である回転軸の外周に嵌め込み、さらにその外周に磁石カバーを嵌め込むことで、位置精度良く簡単に回転子を回転軸に対して組み込むことができる。また、回転子を取り付ける回転軸に第１の溝に対応する凸部を形成しておけば、各磁石ユニットを円周方向にも簡単に位置決めすることができる。さらに、回転軸を内部から外周に向かって冷媒を導出する構成のものとすれば、その冷媒を第１の溝の内部を通すことで永久磁石の内周面を冷却でき、磁石の減磁を抑えることも可能となる。
【００１１】
また、永久磁石の製作を簡単にするとともに、複数の永久磁石同士を軸方向に間隙を開けつつ適切に配置して組み立てるためには、前記磁石ユニットを軸方向に複数個連続して備えているとともに、各々の磁石ユニットが備える前記軸アダプタが前記永久磁石より軸方向に突出した鍔部を少なくとも片側に有しており、当該鍔部によって異なる磁石ユニットが備える永久磁石間で円筒状の間隙を形成するようにして構成することが好適である。
【００１２】
さらに、各々の永久磁石の位相をずらして簡単にスキューを設けることができるようにするためには、前記永久磁石が前記第１の溝に対して順次円周方向にずらされて装着されるようにして構成することが好適である。
【００１３】
また、取り付ける回転軸を内部から外周に向かって冷媒を導出する構成のものとした場合に、より永久磁石の冷却効果を高めることができるようにするためには、前記第１の溝と前記円筒状の間隙との間に連通孔を設けるようにして構成することが好適である。
【００１４】
さらに、より永久磁石の冷却効果を高めることができるようにするためには、前記磁石ユニットが各々備える前記永久磁石が、円筒を円周方向に分割した複数の小型永久磁石を組み合わせて構成されており、前記複数の小型永久磁石の間に第２の溝を形成するようにして構成することが好適である。
【００１５】
さらに、永久磁石の強制冷却が可能な高効率の回転電機装置として提供する場合には、上記の永久磁石型回転電機を搭載するものであって、前記回転子を取り付ける回転軸を備えており、当該回転軸が軸中心に中空部を有するとともに、当該中空部と前記第１の溝との間を連通させ、前記中空部から流入させた冷媒が前記第１の溝に導かれるように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明によれば、回転軸に対して回転子の組み込みを容易に行うことができ組立工数を低減させることができるとともに、永久磁石の位置精度を向上させることにより効率を向上させた永久磁石型回転電機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る永久磁石型回転電機の断面図。
【図２】同永久磁石型回転電機を搭載した回転電機装置において回転軸の内部より冷媒を導入させたときを示す模式図。
【図３】同永久磁石型回転電機の磁石ユニットを回転軸に取り付けた状態を示す斜視図。
【図４】同永久磁石型回転電機の磁石ユニットにおける軸アダプタの取付位相を示す模式図。
【図５】同永久磁石型回転電機の磁石ユニットを示す斜視図。
【図６】図５（ａ）に示す磁石ユニットを構成する軸アダプタの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
この実施形態の永久磁石型回転電機は、図１の断面図に示すように、大きくは円筒状の鉄心に巻線を巻回した固定子４と、内部に永久磁石６２を備えた円筒状の回転子５とから構成している。本実施態様における永久磁石型回転電機２はビルトイン型として構成しているため、駆動対象である装置に組み込むことによって回転電機装置１の一部として機能することになる。この際には、回転子５は駆動対象装置の一部である回転軸３の外周に組み込むことになる。
【００２０】
回転子５は、大きくは軸方向に複数個設けた磁石ユニット６と、それら複数の磁石ユニット６の外周を覆う磁石カバー７と、磁石ユニット６および磁石カバー７を軸方向両側より挟み込むようにして設けた端面カバー８、９とから構成されている。本実施形態においては磁石ユニット６を軸方向に５個配置した構成としてあり、長尺の永久磁石６２を軸方向に分割することで当該永久磁石６２の製作をより容易に行うことが可能となっている。なお、回転電機として要求される出力等のスペックに応じてこの個数は適宜変更してもよい。
【００２１】
磁石ユニット６は回転軸３の外周面３２に嵌め込むことのできる形態としており、円筒状に形成して内周面６１１を回転軸嵌合面とした軸アダプタ６１と、その軸アダプタ６１の外周に取り付けた永久磁石６２から構成している。この磁石ユニット６は、図３に示すように複数個設けてあり、軸方向の位置に応じて永久磁石６２の円周方向の取付位相を異ならせた磁石ユニット６ａ〜６ｅとしてそれぞれ形成してある。なお、以下の説明において、特定の磁石ユニットについて述べる場合以外は全ての磁石ユニットを総じて単に磁石ユニット６として称す。同様に特定の軸アダプタについて述べる場合には軸アダプタ６１ａ〜６１ｅとして称し、それ以外の場合には全ての軸アダプタを総じて単に軸アダプタ６１として称す。
【００２２】
磁石ユニット６ａの具体的な形状を図５（ａ）に示す。磁石ユニット６ａを構成する軸アダプタ６１ａは、上述したように円筒状に形成しており内周面６１１を回転軸嵌合面としている。そして、内周面６１１には回転軸嵌合面よりも凹ませるようにしつつ、図の手前側端面６１９ａから奥側端面６１９ｂにかけて軸方向に連続させた第１の溝６１６を形成している。当該第１の溝６１６は回転体としてのバランスをとるために均等に９０°角度を変えて４箇所に形成してあり、それぞれ断面が半円状になる形状にしてある。当該第１の溝６１６のうちの少なくとも一つが、回転軸３（図１参照）がその外周面３２（図１参照）に備える図示しない凸部と係合することで円周方向位置規制手段として機能するようになる。上記凸部はキー材の挿入等によっても簡単に構成することができ、こうした形態に合わせて上記第１の溝６１６の断面形状も半円状に限らず矩形など適宜様々な形状とすることができる。また、上記第１の溝６１６は、後に詳述するように永久磁石６２を冷却するための冷媒を通す冷却路として使用することもできる。
【００２３】
さらに、軸アダプタ６１ａの外周面６１２には軸方向に延在する断面が半円状の凸部６１８を形成してある。当該凸部６１８は１８０°角度をずらして２箇所に設けるとともに、それぞれが上記第１の溝６１６のうち一箇所と位相角が同じになるようにしてある。そして、上記２箇所に設けた凸部６１８、６１８の位置を境界にするようにして、それぞれ円筒を二分割した形態の小型磁石６２１、６２２を軸アダプタ６１ａの外周面６１２に沿って貼り付けており、当該小型磁石６２１、６２２によって上述した永久磁石６２を構成している。これらの小型永久磁石６２１、６２２は同じ形状に構成してあるが、それぞれ外周面側がＮ極またはＳ極となるようにして磁束の向きが異なるようにしてある。
【００２４】
さらに、小型磁石６２１、６２２の境界には、外周よりも凹ませた断面半円状の第２の溝６２３、６２３を設けてあり、それら第２の溝６２３、６２３は両端面間を軸方向に連続するようにしてある。このように、第２の溝６２３、６２３を小型磁石６２１、６２２の境界に設けることにより、軸アダプタ６１ａの外周に接着剤を用いて小型磁石６２１、６２２を貼り付けた場合においても、余った接着剤は上記第２の溝６２３、６２３の内部にとどまって永久磁石６２の外周面６２４にまで現れないために、外周面の清浄化等の作業を減らすことができる。
【００２５】
なお、上述のように本実施形態においては軸アダプタ６１ａの外周面６１２に設けた凸部６１８、６１８と、小型磁石６２１、６２２の境界に設けた第２の溝６２３、６２３とは断面が半円状になるように形成したが、小型磁石６２１、６２２を軸アダプタ６１ａに対して位置関係を適切に保ちつつ外周面６１２に作業性よく固定することができる限り、上記の断面形状には限定されず、小型磁石６２１、６２２をより形成しやすい形状にして、それに合わせて適宜変更してもよい。例えば、凸部６１８、６１８と第２の溝６２３、６２３のそれぞれを、三角形断面を有する凸または凹形状にしてもよく、凸部６１８はキー材料等の別部材を外周面６１２に取り付けることによって構成してもよい。
【００２６】
また、軸アダプタ６１ａの片端部には小型永久磁石６２１、６２２よりも軸方向に突出する形で鍔部６１３を設けており、当該鍔部６１３に端面が当接するようにして小型磁石６２１、６２２はそれぞれ軸方向への位置合わせを簡単に行うことができる。
【００２７】
上記のように、鍔部６１３と外周面６１２の凸部６１８を設けていることによって、これらをガイドとして用いて小型永久磁石６２１、６２２を軸アダプタ６１の外周面６１２に位置精度良く取り付けることが可能となる。そのため組み立て誤差によって生じる効率の低下を抑制することが可能となる。
【００２８】
また、当該軸アダプタ６１ａには、図６に示すように、鍔部６１３近傍の内周側に、上記回転軸嵌合面としての内周面６１１よりも大径の円環状の逃げ部である段差部６１７を形成しており、これによって全ての第１の溝６１６〜６１６の形成する空隙が円周方向に連続されている。また、当該段差部６１７から鍔部６１５の外周面に向かって連通孔６１５を周方向に等ピッチで１２個設けている。その結果、回転軸３（図１参照）に取り付けた場合においても、第１の溝６１６の形成する空間から、段差部６１７の形成する空間と上記連通孔６１５とを介して、鍔部６１５の外周にまで空間が連続することになる。
【００２９】
上記のようにして、図５（ａ）のように形成した磁石ユニット６ａに対して、図３のようにしてこれと隣接させて設ける磁石ユニット６ｂは、図５（ｂ）のように形成する。なお、磁石ユニット６ａと同じ形状をする部材および部位については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３０】
磁石ユニット６ｂに用いる軸アダプタ６１ｂは、内部の第１の溝６１６に対して、外周面６１２に設けた凸部６１８の位相角を反時計回りにαずらしてある。そのため、これによってガイドされつつ取り付ける小型磁石６２１、６２２と、これらの間で形成される第２の溝６２３とは、位相角が反時計回りにαずれることになる。
【００３１】
図５（ａ）および（ｂ）に示す磁石ユニット６ａ、６ｂを回転軸３（図１参照）に組み込む場合には、上述したようにそれぞれが備える第１の溝６１６のうち一箇所を円周方向位置規制手段として、回転軸３（図１参照）が外周面３２（図１参照）に備える図示しない凸部と係合させることで円周方向の位置ズレを防止する。そのようにして組み立てを行い互いに円周方向位置規制手段によって基準位置を合わせることで、図３に示すように、磁石ユニット６ａ、６ｂとの間で、それぞれ凸部６１８、６１８や永久磁石６２、６２の位相角がα（図５（ｂ）参照）分だけずれることになる。同様にして、順次隣接していく磁石ユニット６ｃ〜６ｅをさらに位相角αずつずらして形成することで、本実施形態で５つ設けた磁石ユニット６ａ〜６ｅの間で、合計４×α分だけ永久磁石６２の円周方向取付位相角をずらすことができる。このようにして、本実施形態における永久磁石型回転電機１では簡単にスキューを形成することができ、位相角αを固定子４（図１参照）が内面に有する電磁歯のピッチに応じて適宜変更して設けることによって、コギングトルク低減等のスキュー効果を得ることができる。
【００３２】
また、上記のように磁石ユニット６ａ〜６ｅを軸方向に連続して配置すると、各磁石ユニット６ａ〜６ｅがそれぞれ有する鍔部６１３が、各永久磁石６２〜６２を所定の間隔で離間させるスペーサとして機能し、当該鍔部６１３の外周と両側の永久磁石６２、６２の各端面と外周に設ける磁石カバー７との間で円筒状間隙６１４が形成される。この円筒状間隙６１４〜６１４は、上述したようにそれぞれ鍔部６１３に設けた連通孔６１５と内部の段差部６１７（図４参照）を介して第１の溝６１６（図４参照）と連続しているとともに、第２の溝６２３によっても連続されている。
【００３３】
また、磁石ユニット６ａ〜６ｅは上述した通り、軸アダプタ６１ａ〜６１ｅにそれぞれ小型永久磁石６２１、６２２を接着することによって構成している。そのため、接着後には微妙な外径変化が生じる場合がある。これを防止するためには、軸アダプタ６１ａ〜６１ｅの外周面６１２（図４参照）である接着面には、接着剤溜まりとしての凹部を設けるなどの手法で寸法変化を抑えることも有効である。また、小型永久磁石６２１、６２２を接着した後に、当該磁石の外周を研磨することによって寸法の調整を行うことも有効である。以上のようにして、それぞれの軸アダプタ６ａ〜６ｅをあらかじめ精度良く製作しておくことで、回転軸３（図１参照）の外周面３２に嵌め込むだけで全ての磁石ユニット６ａ〜６ｅの外周を連続させることができるため、図１に示す形態になるようにして、後から外周に磁石カバー７を嵌め込む作業を円滑に行うことが可能になる。
【００３４】
磁石カバー７は円筒形状を有する非磁性材料からなり、全ての磁石ユニット６を軸方向に連続して配置したときの長さの総和と同じ長さになるようにして形成してある。さらに永久磁石６２の外周面６２４に対して緊密に嵌め込むことができるように内周面７１の寸法を決定するとともに、外周面７２は固定子４の内周面４１に対して所定のクリアランスを形成できる寸法にしてある。
【００３５】
また、外径が磁石カバー７と同じになるように形成した円盤状の端面カバー８、９を、磁石ユニット６〜６と磁石カバー７とを軸方向の両側より挟み込むようにして設けてある。端面カバー８、９はそれぞれ中心部の嵌合孔８３、９３を介して回転軸３の外周面３２に取り付けられており、図示しない取付手段によってそれぞれ軸方向に位置規制されることによって、挟み込む磁石ユニット６〜６と磁石カバー７とを軸方向に位置規制している。また、端面カバー８、９はそれぞれ外周側が軸方向内側に突出することで内部に間隙８２、９２を形成するようにしており、当該間隙８２、９２を外部に対して開放するための排出孔８１、９１をそれぞれの端面の外周近傍に等ピッチで１２箇所ずつ設けている。
【００３６】
以上のように構成する回転子５と固定子４とからなる永久磁石型回転電機２は、組み込み対象である装置に対して、以下のようにして組み込むことによって回転電機装置１の一部として機能することになる。以下、図１を中心にして具体的にその手順を説明していく。
【００３７】
まず、回転電機装置１の有する図示しない筐体の内部に、固定子４をその外周面４２を嵌め込む形で取り付ける。
【００３８】
当該回転電機装置１の有する回転軸３に対しては、通常は筐体より取り外した状態で回転子５の組み込みを行っていく。回転軸３の外周面３２には、あらかじめ回転子５を取り付ける際に軸方向に位置決めするための段差部３４と、円周方向に位置決めするための上記第１の溝６１６に対応した図示しない凸部を設けておく。そして。回転軸３の外周面３２に対して、図の右方向より磁石ユニット６を順番に嵌め込んでいく。当該磁石ユニットは詳細には、図３に示すように、それぞれ永久磁石６２の取付位相が異なっており、基準位置を合わせることによって簡単にスキューを形成できる。
【００３９】
上記のように磁石ユニット６を嵌め込んでいく過程において、各軸アダプタ６１に形成した鍔部６１３によって、永久磁石６２はそれぞれ軸方向に離間させた状態で位置決めすることができる。そのため、隣接する同じ磁極を有する永久磁石６２を必要以上に近接させて大きな反発力を生じさせることが無く、組み立て作業をより容易に行うことができる。また、図１に示す、鍔部側の端面６１９ｂと反対側の端面６１９ａとを接着面として利用することで、軸方向の位置をより強固に規制することができる。
【００４０】
上記のようにして磁石ユニット６を組み込んだ後は、その外周面６２４に緊密に嵌め込むようにして磁石カバー７を設ける。上述のように、磁石ユニット６はそれぞれをあらかじめ精度良く製作を行うことができ、これを回転軸３に取り付ける工程では大きく外周面６２４に位置ズレが生じないために、容易に磁石カバー７を組み込んでいくことが可能となる。
【００４１】
このような状態で、軸方向の両側から挟み込むようにして端面カバー８、９を設け、それぞれを図示しない取付手段によって軸方向に位置規制することによって、回転子５全体を回転軸３に対して固定することができる。
【００４２】
このように、回転軸３に対しては特別な加工を行うことなく、適切に磁石ユニット６を取り付けることのできる外径に仕上げてさえいれば、回転子５の組み込み開始以後は研磨や切削等の機械加工を行うことがなく、短時間で組み込みを終えることができる。
【００４３】
上記のようにして、駆動対象機器の一部である回転軸３に対して回転子５を組み込んだ上で、別途固定子４の取付も行うことで行うことで、永久磁石型回転電機２を備えた回転電機装置１として構成することができる。
【００４４】
以上のように構成する永久磁石型回転電機２は、図２に示すように、回転軸３がその軸中心に中空部３１を有するとともに、当該中空部３１から回転軸３の外周面３２に向けた連通孔３３を備えており、上記中空部３１を通じて前記連通孔３３より冷媒を導出できるようにすることで、以下のような機能を持たせることができる。なお、当該冷媒としては水、油、ガス、空気等のいずれの流体であっても使用できるが、使用する環境に応じて適宜選択することが好ましい。
【００４５】
上記の回転軸３が備える連通孔３１は、回転軸３の軸方向および円周方向に向かって等間隔で複数個設けており、それぞれ上述した端面カバー８、９の内部に設けた軸方向間隙８２、９２および、軸アダプタ６１の内部の段差部６１７に対応した位置に設けてあり、これらの場所に冷媒を導出させることができるようにしている。そのため、これらの場所を起点として、図中の矢印によって示したように、回転子５の内部に冷媒を通すことで冷却を行うことができる。具体的には、端面カバー８、９の内部に設けた軸方向間隙８２、９２および、軸アダプタ６１の内部の段差部６１７に導入された冷媒は、まず第１の溝６１６を通過して、軸アダプタ６１の内周面６１１を介して永久磁石６２を内側より冷却する。こうした機能を高めるためには、軸アダプタ６１は銅やアルミなどの熱伝導率の高い金属材料で構成することが好ましい。
【００４６】
さらに、端面カバー８、９の内部に設けた軸方向間隙８２、９２の内部および、連通孔６１５を介して円筒状間隙６１４に導入された冷媒によって、永久磁石６２の端面が冷却される。また、円筒状間隙６１４より第２の溝６２３の内部にも冷媒が導入され、永久磁石６２は外側からも冷却することができる。これらの間を通過した冷媒は、最終的には端面カバー８、９に設けた排出孔８１、９１より回転子５の外部に排出される。当該排出孔８１、９１の位置は、使用する冷媒の種類および使用する回転数領域に応じて適切に設定することによって、排出される冷媒が遠心力の作用によって固定子４のコイルエンド４３、４４に向かって噴出するように構成して、これらを同時に冷却することも可能である。
【００４７】
回転電機においてはよく知られているように、回転に応じて内部で渦電流が発生することで温度が上昇し、永久磁石６２に減磁効果が生じて効率が低下する。そのため、上記のように冷却を行うことで、減磁効果を抑制して効率低下を防ぐことができる。この場合、従来と同出力の永久磁石型回転電機として構成する場合には、永久磁石６２の体積を減少させて小型化するとともに、製造コストを低減させることができる。
【００４８】
以上のように、本実施形態の永久磁石型回転電機２は、永久磁石６２を備える回転子５と固定子４とを有するものであって、前記回転子５が、内周面６１１を回転軸嵌合面とする円筒状の軸アダプタ６１、及び、当該軸アダプタ６１の外周に沿って当該軸アダプタ６１とともに一体回転可能に装着される永久磁石６２を具備する磁石ユニット６と、当該磁石ユニット６の外周に装着可能な磁石カバー７とを備えており、前記軸アダプタ６１の内周面６１１に前記回転軸嵌合面よりも凹ませた第１の溝６１６を当該軸アダプタ６１の軸方向の一端面６１９ａから他端面６１９ｂまで連続して形成したことを特徴とするものである。
【００４９】
このように構成しているため、永久磁石６２を軸アダプタ６１の外周面６１２に取り付けた磁石ユニット６を回転軸３の外周に嵌め込み、さらにその外周に磁石カバー７を嵌め込むことで、位置精度良く簡単に回転軸３への組み込みを行うことができる。また、回転子５を取り付ける回転軸３に第１の溝に対応する凸部を形成しておけば、各磁石ユニット６を円周方向にも簡単に位置決めすることができるとともに、より一層位置精度良く組み込みを行うことができる。そのため回転電機としての効率を向上させるとともに、製作コストおよび組み込みにかかる工数を低減させることができる。また、取り付ける回転軸３を内部の中空部３１から外周に向かって冷媒を導出できる構成のものとすれば、その冷媒を第１の溝６１６の内部を通すことで軸アダプタ６１の内周面６１１を介して永久磁石６２の内側を冷却でき、温度上昇に伴って生じる減磁効果を抑えることが可能となり効率の低下を抑えることができる。そのため、同出力のものでも従来に比し小型化できるとともに、永久磁石使用量を減らして製作コストを低減することができる。
【００５０】
また、前記磁石ユニット６を軸方向に複数個連続して備えているとともに、各々の磁石ユニット６が備える前記軸アダプタ６１が前記永久磁石６２より軸方向に突出した鍔部６１３を少なくとも片側に有しており、当該鍔部６１３によって異なる磁石ユニット６〜６が備える永久磁石６２〜６２間で円筒状６１４の間隙を形成するようにして構成してあるため、永久磁石６２を軸方向に分割して形成することで製作が容易となるとともに、永久磁石６２〜６２同士を軸方向に間隙を開けて配置することで反発力を抑えつつ容易に組み立てることができる。また、鍔部６１３の端面６１９ｂを隣接する磁石ユニット６の端面６１９ａと接着すれば、より強固に軸方向の位置規制を行うことができる。
【００５１】
さらに、前記永久磁石６２が前記第１の溝６１６に対して順次円周方向にずらされて装着されるように構成してあるため、各々の磁石ユニット６をあらかじめ永久磁石６２の位相をずらして形成しておき、第１の溝６１６を回転軸３に対して位置合わせつつ嵌め込んでいくのみで簡単にスキューを設けることができる。
【００５２】
また、前記第１の溝６１６と前記円筒状の間隙６１４との間に連通孔６１５を設けるようにして構成してあるため、取り付ける回転軸３を内部から外周に向かって冷媒を導出する構成のものとすれば、第１の溝６１６を通る冷媒をさらに円筒状の間隙６１４にまで導入させて永久磁石６２の端面までを冷却することができるため、より永久磁石の冷却効果を高めることができる。
【００５３】
さらに、前記磁石ユニット６が各々備える前記永久磁石６２が、円筒を円周方向に分割した複数の小型永久磁石６２１、６２２を組み合わせて構成されており、前記複数の小型永久磁石６２１、６２２の間に第２の溝６２３を形成するようにして構成してあるため、各磁石ユニット６が備える永久磁石６２を円周方向に分割しつつ、それらの間に冷媒を通すことでさらに冷却効率を高めることができる。
【００５４】
また、本実施形態における回転電機装置１は、上記の永久磁石型回転電機２を搭載するものであって、前記回転子５を取り付ける回転軸３を備えており、当該回転軸３が軸中心に中空部３１を有するとともに、当該中空部３１と前記第１の溝６１６との間を連通させ、前記中空部３１から流入させた冷媒が前記第１の溝６１６に導かれるように構成したことを特徴とするものである。
【００５５】
このように構成しているため、内部の中空部３１より冷媒を導出可能な回転軸３を備えることで、回転子５が内部に備える永久磁石６２の強制冷却が可能となり、温度上昇による減磁効果を抑制して効率低下を抑えることができ、小型化および製作コスト低減を実現した回転電機装置１を提供することが可能となる。
【００５６】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、上述の実施形態においては、小型永久磁石６２１、６２２のそれぞれを、軸中心を通る平面からなる分割面によって円筒を二分割した形態で構成していたが、各小型永久磁石６２１、６２２を同じ形状とする限り、分割面は軸中心を通る平面とせずに軸中心に対して斜めとなる方向の平面としても、さらには曲面としても良い。また、上記実施形態では永久磁石６２を２個の小型永久磁石６２１、６２２によって構成していたが、４個または６個など多数の小型永久磁石から構成することも可能である。また、隣接する小型永久磁石６２１、６２２の間に設ける第２の溝６２３も、軸方向に対して平行に設けることは必須ではなく、上記小型磁石６２１、６２２の形状に沿って設ければ足り、磁石ユニット６の一端面から他端面に連続して形成していれば、この中に冷媒を通すことで上記と同様の冷却効果を得ることができる。
【００５８】
また、軸アダプタ６１の内周面６１１に設ける第１の溝６１６も、回転軸３に対して円周方向位置規制ができる限り、軸方向に直線的に延びた形態とすることは必須ではなく、螺旋状に形成してより冷媒を流す流路面積を増大させるようにしても良い。
【００５９】
さらには、図２において示した冷媒の流れ方向は必ずしもこれに限ることなく、各間隙および連通孔の個数や大きさを異ならせることによって、回転電機装置１として構成した場合に最も高温になる部位に集中的に冷媒が流れるように適宜変更することも可能である。
【００６０】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…回転電機装置
２…永久磁石型回転電機
３…回転軸
４…固定子
５…回転子
６、６ａ〜６ｅ…磁石ユニット
７…磁石カバー
８、９…端面カバー
６１、６１ａ〜６１ｅ…軸アダプタ
６２…永久磁石
６１１…内周面（回転軸嵌合面）
６１３…鍔部
６１６…第１の溝
６２３…第２の溝
α…位相角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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